زجاج فوسفات مخدر من الإربيوم (Er)العديد من الخصائص المفيدة ، مما أدى إلى زيادة الطلب في السنوات الأخيرة على ليزر Er: الزجاج للتطبيقات مثلواسعة النطاق مثل تحديد المدى بالليزر ، والاتصالات بعيدة المدى ، والأمراض الجلدية ، والتحليل الطيفي للانهيار الناجم عن الليزر (LIBS).تتيح مكبرات الصوت المصنوعة من ألياف الإربيوم إمكانية الاتصال العالمي السريع في الكابلات العابرة للمحيطات بين هونغ كونغ ولوس أنجلوس ، حيث يتم استخدام أجهزة ضبط المسافة بالليزر الزجاجية بشكل متزايد فيتطبيقات الدفاع والاستطلاع، وإيه: الليزر الزجاجي الجماليتكتسب قوة دفع لإزالة الندباتوحتىعلاج تساقط الشعرالتي تسببها الصلع الوراثي.
تتطلب مساحات التطبيق المتزايدة هذه زجاج ليزر عالي الدقة مع تفاوتات أبعاد متطلبة وطلاءات ليزر عالية الطاقة.تمنح التفاوتات الصارمة متكاملي النظام الثقة في إمكانية وضع المكونات بسهولة في أنظمتهم دون محاذاة تستغرق وقتًا طويلاً ، ولكن هذه المواصفات تمثل تحديًا لمصنعي زجاج الليزر.مطلوب التحكم في العملية والتركيز على المقاييس لمصنعي زجاج الليزر لإنشاء المكونات المطلوبة لتزايد مساحة بصريات الليزر NIR.
لماذا الزجاج المشبع بالأربيوم؟
في العقود العديدة الماضية ، تم إحراز تقدم كبير في تقنية الليزر القائمة على الفوسفات من حيث تحسين طاقة الإخراج ، ومدة النبض الأقصر ، وتقليل حجم النظام ، وأطوال موجات التشغيل الجديدة.تنبعث أشعة الليزر الزجاجية عادةً بأطوال موجية آمنة للعين تبلغ 1540 نانومتر أو 1550 نانومتر أو 1570 نانومتر ، وهو أمر مفيد للغاية في تحديد المدى والمواقف الأخرى التي قد يتعرض فيها الأشخاص للحزم.تستفيد هذه الأطوال الموجية من انتقال عالٍ عبر الغلاف الجوي.يواجه 1540 نانومتر أيضًا الحد الأدنى من الامتصاص بواسطة الميلانين ، مما يجعل الليزر الزجاجي: Er: هو الأمثل لتطبيقات الليزر الجمالية على المرضى ذوي البشرة الداكنة.
الشكل 1. حالات طاقة الإربيوم.يتم ضخ ليزر الزجاج Er: عادةً باستخدام ليزر 800 نانومتر أو 980 نانومتر وينبعث عند 1540 نانومتر أو 1570 نانومتر.
يصل زجاج الفوسفات إلى معدلات نقل عالية ويمكن أن يتم تخديره باستخدام ذرات أرضية نادرة مثل الإربيوم والإيتربيوم بحيث يمكن أن يصل إلى انعكاس السكان والليز عند تعرضه لمضخة بطول موجي 800 نانومتر أو 980 نانومتر (الشكل 1).يمكن أيضًا ضخ زجاج Er: بواسطة الفوتونات عند 1480 نانومتر ، ولكن هذا غير مرغوب فيه لأنه يمكن خفض الكفاءة عن طريق الضخ والانبعاثات المحفزة التي تحدث في نفس الطول الموجي ونطاق الطاقة.تستفيد زجاج الفوسفات أيضًا من الثبات الكيميائي وعتبات التلف الناجم عن الليزر (LIDTs) ، مما يجعل زجاج Er: الزجاج وغيره من النظارات الفوسفاتية المخدرة مرشحين مثاليين لوسائط كسب الليزر NIR.
تتمتع زجاج الفوسفات بقابلية ذوبان أيونات الأرض النادرة أعلى من زجاج السيليكات ، والذي يتميز بهيكل مصفوفة أكثر صلابة.ومع ذلك ، فهي تتميز بنطاق ترددي أضيق من زجاج السيليكات وهي رطبة قليلاً ، مما يعني أنها تمتص المزيد من الرطوبة من الهواء.لذلك ، فهي تقتصر على التطبيقات في عرض النطاق الترددي والأنظمة الخاصة بها حيث سيتم حمايتها بشكل كافٍ من الرطوبة بواسطة الطلاءات أو البصريات الأخرى.
التسامح الضيق والتحكم في العملية
غالبًا ما تتطلب العديد من التطبيقات التي تمت مناقشتها سابقًا ، لا سيما تحديد المدى بالليزر للتطبيقات الدفاعية ، مكونات Er: زجاجية صغيرة مع تفاوتات أبعاد ضيقة للغاية.يمكن بعد ذلك إسقاط هذه الألواح المصقولة بدقة من زجاج الليزر في مجموعات مع القليل من المحاذاة أو بدونها.يمكن أن يصل حجمها إلى حجم بطاقة SIM وغالبًا لا تحتوي على حواف لأنها صغيرة جدًا (الشكل 2).هذا يجعل تقطيع الحواف أكثر احتمالا.قد يكون تحقيق التوازي الدقيق ومواصفات جودة السطح على هذه المكونات الصغيرة أمرًا صعبًا للغاية.الفتحة الواضحة ، أو جزء من السطح البصري الذي يجب أن يفي بجميع المواصفات ، غالبًا ما يكون 100٪ تقريبًا ، مما يترك مجالًا ضئيلًا أو معدومًا للخطأ حول حواف الأسطح البصرية.
الشكل 2. إيه: الألواح الزجاجية المستخدمة في تحديد المدى بالليزر وتطبيقات ليزر NIR الأخرى غالبًا ما تكون بحجم بطاقة SIM الشائعة أو أصغر.
فلماذا تمر بكل هذه المشاكل؟غالبًا ما تضمنت الحلول السابقة مجموعات فرعية أكبر من مكونات بلورية متعددة متصلة بشريط Nd: YAG.يمكن أن تشتمل هذه المكونات الإضافية على ألواح بروستر ، أو ممتصات قابلة للإشباع للتبديل السلبي Q ، أو بلورات تحويل التردد.تعد بلورات تحويل التردد مهمة في محدد المدى أو تطبيقات الهواء الطلق الأخرى لأن الطول الموجي المنبعث من النيوديميوم أكثر خطورة بكثير من الإربيوم ويجب تحويله إلى طول موجي أطول قبل أن يمكن نقله بأمان عبر مسافات طويلة.
غالبًا ما تشتمل تطبيقات Rangefinder على متطلبات الصدمات والاهتزاز ، مما يجعل ربط المكونات المتعددة معًا مع تلبية جميع المواصفات أمرًا صعبًا.الانتقال من هذه التصميمات القديمة إلى قطعة واحدة مصقولة من Er: زجاج ينجز نفس المهام بطبقات مختلفة يقلل من حجم النظام وتكلفته.غالبًا ما تستخدم بلورات YAG بزاوية Brewster ، ولكن يمكن تحقيق نفس التأثير باستخدام الطلاءات.نظرًا لأن الألواح الزجاجية Er: تحتاج إلى أن تكون مطلية على أي حال ، فمن المفيد إضافة هذا النوع من الطلاء لتعبئة أكبر قدر ممكن من الوظائف وتوفير التكلفة في أي مكان آخر.
نظرًا لأن زجاج الفوسفات مرطب قليلاً ، إذا ترك الزجاج في الخارج لعدة أيام فإنه يمكن أن يتحلل إذا لم يتم طلاءه.يجب التحكم في جودة السطح قبل الطلاء لمنع الرطوبة من الانتقال إلى الزجاج.تساعد الطلاءات المترسبة على الأسطح المصقولة للبلاطة الزجاجية النهائية على حمايتها من هذا التدهور.
المواصفات الشائعة للألواح الزجاجية الصغيرة عالية الدقة Er: هي <5 عمودي arcmin للحواف ، <10 قوسية من العمودية للنهايات ، وجودة سطح أفضل من 10-5 حفر خدش.تتطلب هذه المواصفات المطلوبة بيئة نظيفة وعمليات تحكم عالية ووقت اتصال أقل.
عادةً ما يكون لزجاج الليزر سطحان مصقولان فقط على الأطراف بينما تكون بقية الأسطح مطحونة ، ولكن بعض جوانب ألواح Er: الزجاجية هذه مصقولة ومتحملة للغاية لتبسيط المحاذاة.إن اختيار الجوانب المراد صقلها وتغطيتها أولاً ، والجوانب المراد تلميعها قبل أو بعد التكعيب ، ومتى يتم استخدام صقل أحادي الجانب أو مزدوج الجانب ، كلها تحدد التكلفة والعائد.يمكن أن يكون الفرق في العائد بين عملية غير مطلعة وعملية محسّنة من قبل مصنع متمرس بسهولة أكبر من ثلاثة أضعاف.
من أجل تقليل وقت اللمس وتحسين الإنتاجية ، فمن الأفضل أن يتم تنفيذ جميع عمليات التصنيع والطلاء في مكان واحد.في كل مرة يتم فيها شحن الجزء النهائي جزئيًا بين مواقع مختلفة ، تزداد احتمالية التلوث والتلف بشكل كبير ، إلى جانب وقت الانتظار الإضافي.
طبقات متعددة ذات إضاءة عالية
يتمثل أحد التحديات التي تواجه تصنيع ألواح Er: الزجاجية الصغيرة لتحديد المدى وتطبيقات NIR الدقيقة الأخرى في أن الطلاءات المتعددة غالبًا ما يتم ترسيبها على جوانب مختلفة من المكون.هذا أمر صعب بسبب التثبيت المطلوب وحماية الأسطح غير المطلية قبل الطلاء.كما أنه يمثل تحديًا للمصنعين لتجنب الرش الزائد أو النفخ على الجانب الخلفي للبلاطة ، والتي يجب حمايتها أثناء الطلاء.تتميز الأطراف بطلاء مضاد للانعكاس (AR) مع عتبات تلف ناتجة عن الليز (LIDTs).تتميز الحواف أيضًا بطبقات LIDT AR عالية للسماح بدخول شعاع المضخة.تكون طاقة المضخة دائمًا أعلى من قوة الانبعاث.تحتوي بعض الألواح ذات الجوانب الأربعة على طلاءات إضافية لمرايا تجويف مدمجة عالية الانعكاس ، وتمييز طول الموجة ، ورفض ضوء المضخة.
المقاييس: إذا لم تتمكن من قياسه ، فلا يمكنك إجراؤه
لا فائدة من دقة التصنيع والتحكم في العملية بدون المقاييس المناسبة اللازمة لقياس المواصفات الرئيسية والتحقق منها بشكل صحيح.غالبًا ما تُستخدم مقاييس التداخل بالليزر ، مثل ZYGO Verifier ، لقياس التسطيح ، ولكن عند قياس الألواح الزجاجية الصغيرة Er: يبدأ السطح الخلفي في التداخل مع قياسات السطح الأمامي بسبب مواصفات التوازي المطلوبة.يمكن للمشغلين الالتفاف على هذا عن طريق تطبيق الفازلين أو مادة أخرى على السطح الخلفي ، ولكن هذا السطح يحتاج بعد ذلك إلى إعادة تنظيفه ويزيد احتمال تلف المكونات.ومع ذلك ، فإن التطورات الحديثة في قياس التسطيح تزيل التأثيرات من السطح الخلفي وتسمح بإجراء قياسات التسطيح بسرعة أكبر مع احتمالية أقل للضرر.يمكن للرقائق الموجودة على حواف الألواح أن تمنع المشغلين من قياس التسطيح بدقة ، مما يجعل التحكم في العملية أثناء التصنيع أكثر أهمية.عادة ما يتم التحقق من العمودية والإسفين باستخدام جهاز ضبط تلقائي مزدوج التمرير.
ستستمر مساحة التطبيق المتزايدة لليزر Er: glass في دفع مصنعي المكونات الضوئية لإنتاج زجاج وطلاء ليزري أعلى وأعلى دقة.تساعد تطبيقات الليزر الآمنة للعين 1540 نانومتر و 1570 نانومتر على جعل الاستخدام أكثر أمانًا ، وتعزيز الثقة من خلال إجراءات الليزر الجمالية ، وتحسين الاتصالات لمسافات طويلة.أفضل نصيحة متاحة هي أنه عند تطوير نظام ليزر NIR ؛ناقش احتياجات التطبيق الخاصة بك مع مورد المكونات الخاص بك للحصول على إرشادات في التنقل في التحديد الدقيق لزجاج الليزر المناسب والمكونات الأخرى.
كتب هذا المقال كوري بون ، كبير مهندسي التسويق التقني ، إدموند للبصريات (بارينجتون ، نيوجيرسي) ومايك ميدلتون ، مدير العمليات ، إدموند أوبتيكس فلوريدا (أولدسمار ، فلوريدا).
مزيد من المعلومات عن المنتج ، يمكنك زيارة موقعنا على شبكة الإنترنت:
https://www.erbiumtechnology.com/
بريد إلكتروني:devin@erbiumtechnology.com
ال WhatsApp: + 86-18113047438
الفاكس: + 86-2887897578
إضافة: رقم 23 ، طريق Chaoyang ، شارع Xihe ، Longquanyi Distrcit ، تشنغدو ، 610107 ، الصين.
وقت التحديث: Apr-01-2022
